Типы электрических ламп и осветительных устройств

Размещено на http://www.allbest.ru

Петрозаводский филиал АНОО ВПО

Международный славянский институт"

Кафедра: Дизайн

РЕФЕРАТ

по дисциплине «Инженерные технологические основы»

на тему «Типы электрических ламп и осветительных устройств»

Студентка: Каминская Юлия

Курс: первый № группы: Д11

Преподаватель:

Савин Игорь Константинович

Петрозаводск - 2011

Содержание

Введение

1. Минимизация энергопотребления

2. Типы электрических ламп и осветительных устройств

3. Лампа накаливания

4. Люминесцентная лампа

Заключение

Список использованных ссылок

Введение

Свет можно сравнить с воздухом: он так же необходим, так же незаметен, но при этом должен быть приятным и чистым. А еще соответствовать функциональным, эстетическим и эмоциональным задачам. Психологи провели достаточно исследований и тестов, чтобы можно было с уверенностью сказать, что освещение - качество его яркости, спектрального состава напрямую влияет на нашу работоспособность и настроение. Они пришли к заключению, что плохое, неправильно подобранное освещение снижает работоспособность на двадцать пять - тридцать процентов. Действие света на организм человека так многообразно, что при проектирования искусственного освещения стоит учитывать существующие нормы и правила. энергопотребление освещение лампа накаливание люминесцентный

Успех интерьера, по мнению специалистов, во многом зависит от грамотно подобранного освещения. С его помощью можно правильно организовать и декорировать любое пространство. Творческий подход к проблеме, помноженный на знание технических приемов, поможет придать вашему жилью неповторимый облик, создав в нем уютную и комфортную во всех отношениях атмосферу.

Освещение квартиры условно делится на основное и вспомогательное, которое, в свою очередь, бывает местным (локальным), декоративным, ориентирующим и экспозиционным.

По способу установки различают потолочные, подвесные (на подвесах к потолку), встраиваемые (в подвесных потолках), настенные, напольные и настольные светильники. Для основного освещения обычно используются подвесные и потолочные модели, остальные предназначены главным образом для вспомогательного.

В зависимости от типа светораспределения можно выделить три группы светильников: прямого, рассеянного и отраженного света. Первые рекомендуются для помещений с невысокими потолками. Как правило, это обычные потолочные или встроенные в потолок осветительные приборы, которые можно использовать как для локального освещения, так и для декоративной подсветки.

Рассеянный свет служит преимущественно декоративным целям, но, если в таких светильниках установить более мощные лампы, их можно применять и для основного освещения. Рекомендуются они и в том случае, если в цветовой гамме интерьера преобладают темные тона или используются светильники с матовым стеклом, которые "съедают" свет.

Приборы третьего типа дают мягкий ровный свет, хорошо сочетаясь с верхним или боковым освещением. Их отличительная особенность - практическое отсутствие слепящего эффекта. Считается, что чем ближе освещение помещения к естественному, тем безвреднее оно для зрения.

1. Минимизация энергопотребления

Существует несколько методов, которые могут использоваться для минимизации связанного с освещением энергопотребления любого здания:

1. Выявление требований к освещению каждого помещения или участка

Определение того, какой уровень освещенности требуется для каждого вида деятельности, является важнейшей составляющей деятельности по оптимизации систем освещения, поскольку энергопотребление системы растет вместе с уровнем освещенности. Искусственное освещение подразделяется на общее, местное и специализированное; разница между этими видами освещения состоит, главным образом, в распределении света, излучаемого источниками. Очевидно, что для коридора достаточно значительно меньшего уровня освещенности, чем для рабочего места оператора компьютера. Например, для помещений, предназначенных для проведения совещаний и конференций, может быть выбран уровень освещенности 800 лк, тогда как для коридоров здания может быть достаточно освещенности 400 лк:

* системы общего освещения предназначены для равномерного освещения помещения или участка в целом. В помещении общее освещение может обеспечиваться светильниками, находящимися в верхней зоне или, например, лампами, расположенными на столах или на полу. На открытом воздухе в темное время суток уровень освещенности может быть незначительным. Он может составлять всего 10-20 лк, поскольку предполагается, что зрение пешеходов и водителей уже адаптировалось к низкой освещенности, и указанного уровня достаточно для безопасного движения по территории;

* специализированное освещение предназначено для выполнения конкретных задач, например, чтения или контроля качества материалов, и, как правило, является наиболее концентрированным видом освещения. Например, для чтения печатных материалов с низким качеством печати может потребоваться освещенность до 1500 лк, а хирургические операции и некоторые задачи, связанные с контролем качества продукции, могут требовать еще более высоких уровней освещенности.

2. Анализ качества и организации освещения

* проектирование зданий и интерьеров (включая выбор геометрии помещений и материалов для поверхностей) с учетом климатических особенностей естественного освещения и расположения здания для оптимизации использования естественного освещения. Более широкое использование естественного освещения не только позволяет снизить энергопотребление, но и благоприятно влияет на здоровье и производительность персонала;

* планирование мероприятий по оптимизации использования естественного освещения;

* анализ требований к спектральному составу освещения для всех видов деятельности, требующих искусственного освещения;

* выбор типов светильников и ламп, отвечающих уровню наилучших доступных технологий в сфере энергоэффективности.

2. Типы электрических ламп и осветительных устройств

1. Лампы накаливания: в такой лампе электрический ток протекает через тонкую металлическую нить и нагревает ее, в результате чего нить испускает электромагнитное излучение. Стеклянная колба, заполненная инертным газом, предотвращает быстрое разрушение нити вследствие окисления кислородом воздуха. Преимуществом ламп накаливания является то, что лампы этого типа могут производиться для широкого диапазона напряжений - от нескольких вольт до нескольких сот вольт. В силу низкой эффективности («светового КПД», учитывающего только энергию излучения в видимом диапазоне) ламп накаливания эти устройства во многих применениях постепенно вытесняются люминесцентными лампами, газоразрядными лампами высокой интенсивности, светодиодами и другими источниками света.

Лампы освещения, которые представлены сегодня на рынке электротоваров, значительно различаются по стоимости, по потребительским и по технологическим качествам. Все лампы освещения можно поделить на люминесцентные лампы, лампы накаливания, галогенные лампы и светильники на светодиодах.

2. Газоразрядные лампы: этот термин охватывает несколько видов ламп, в которых источником света является электрический разряд в газовой среде. Основу конструкции такой лампы составляют два электрода, разделенные газом. Как правило, в таких лампах используется какой-либо инертный газ (аргон, неон, криптон, ксенон) или смесь таких газов. Помимо инертных газов, газоразрядные лампы в большинстве случаев содержат и другие вещества, например, ртуть, натрий и/или галогениды металлов. Так, широко распространенная люминесцентная лампа представляет собой ртутную газоразрядную лампу, внутренние стенки которой покрыты люминофором. Газоразрядные лампы высокой интенсивности требуют большей силы тока, чем люминесцентные. Существует множество разновидностей таких ламп, в которых используются различные вещества. Конкретные виды газоразрядных ламп часто называются по используемым в них веществах - неоновые, аргоновые, ксеноновые, криптоновые, натриевые, ртутные и металлогалогенные. К наиболее распространенным разновидностям газоразрядных ламп относятся:

* люминесцентные лампы;

* металлогалогенные лампы;

* натриевые лампы высокого давления;

* натриевые лампы низкого давления.

Газ, заполняющий газоразрядную лампу, должен быть ионизирован под действием электрического напряжения, чтобы приобрести необходимую электропроводность. Как правило, для запуска газоразрядной лампы («зажигания» разряда) требуется более высокое напряжение, чем для поддержания разряда. Для этого используется специальные «стартеры» или другие зажигающие устройства. Кроме того, для нормальной работы лампы необходима балластная нагрузка, обеспечивающая стабильность электрических характеристик лампы. Стартер в сочетании с балластом образуют пускорегулирующий аппарат (ПРА). Температура разряда может достигать нескольких тысяч градусов Цельсия. Газоразрядные лампы характеризуются длительным сроком службы и высоким «световым КПД». Недостатки этого типа ламп включают относительную сложность их производства и необходимость дополнительных электронных устройств для их стабильной работы.

* серные лампы: серная лампа представляет собой высокоэффективное осветительное устройство полного спектра без электродов, в котором источником света служит плазма серы, нагреваемая микроволновым излучением. Время разогрева серной лампы значительно меньше, чем у большинства типов газоразрядных ламп, за исключением люминесцентных, даже при низких температурах окружающей среды. Световой поток серной лампы достигает 80% максимальной величины в течение 20 с после включения; лампа может быть перезапущена примерно через пять минут после отключения электроэнергии;

* светодиоды, в т.ч. органические: светодиод представляет собой полупроводниковый диод, излучающий некогерентный свет в узком спектральном диапазоне. Одним из преимуществ светодиодного освещения является его высокая эффективность (световой поток в видимом диапазоне на единицу потребленной электроэнергии). Светодиод, в котором эмиссионный (излучающий) слой состоит из органических соединений, называется органическим светодиодом (OLED). Органические светодиоды легче, чем традиционные, а преимуществом полимерных светодиодов является их гибкость. Коммерческое применение обоих указанных типов светодиодов уже начато, однако их использование в промышленности пока ограничено.

3. Лампа накаливания

Лампа накаливания -- электрический источник света, в котором так называемое тело накала нагревается до высокой температуры за счёт протекания через него электрического тока, в результате чего излучает видимый свет. В качестве тела накала в настоящее время используется в основном спираль из вольфрама и сплавов на его основе.

В лампе накаливания используется эффект нагревания проводника (тела накаливания) при протекании через него электрического тока (тепловое действие тока). Температура тела накала резко возрастает после включения тока. Тело накала излучает электромагнитное тепловое излучение. Для получения видимого излучения необходимо, чтобы температура была порядка нескольких тысяч градусов, в идеале 5770 K (температура поверхности Солнца). Чем меньше температура, тем меньше доля видимого света и тем более «красным» кажется излучение.

Часть потребляемой электрической энергии лампа накаливания преобразует в излучение, часть уходит в результате процессов теплопроводности и конвекции. Только малая доля излучения лежит в области видимого света, основная доля приходится на инфракрасное излучение. Для повышения КПД лампы и получения максимально «белого» света необходимо повышать температуру нити накала, которая в свою очередь ограничена свойствами материала нити -- температурой плавления. Идеальная температура в 5770 К недостижима, т. к. при такой температуре любой известный материал плавится, разрушается и перестаёт проводить электрический ток. В современных лампах накаливания применяют материалы с максимальными температурами плавления -- вольфрам (3410 °C) и, очень редко, осмий (3045 °C).

При практически достижимых температурах 2300--2900 °C излучается далеко не белый и не дневной свет. По этой причине лампы накаливания испускают свет, который кажется более «жёлто-красным», чем дневной свет. Для характеристики качества света используется т. н. цветовая температура.

В обычном воздухе при таких температурах вольфрам мгновенно превратился бы в оксид. По этой причине тело накала помещено в колбу, из которой в процессе изготовления лампы откачивается воздух. Первые изготавливали вакуумными; в настоящее время только лампы малой мощности (для ламп общего назначения -- до 25 Вт) изготавливают в вакуумированной колбе. Колбы более мощных ламп наполняют инертным газом (азотом, аргоном или криптоном). Повышенное давление в колбе газополных ламп резко уменьшает скорость испарения вольфрама, благодаря чему не только увеличивается срок службы лампы, но и есть возможность повысить температуру тела накаливания, что позволяет повысить КПД и приблизить спектр излучения к белому. Колба газонаполненной лампы не так быстро темнеет за счёт осаждения материала тела накала, как у вакуумной лампы.

Преимущества:

· налаженность в массовом производстве

· малая стоимость

· небольшие размеры

· быстрый выход на рабочий режим

· невысокая чувствительность к сбоям в питании и скачкам напряжения

· отсутствие токсичных компонентов и как следствие отсутствие необходимости в инфраструктуре по сбору и утилизации

· возможность работы на любом роде тока

· нечувствительность к полярности напряжения

· возможность изготовления ламп на самое разное напряжение (от долей вольта до сотен вольт)

· отсутствие мерцания и гудения при работе на переменном токе

· непрерывный спектр излучения

· приятный и привычный в быту спектр

· устойчивость к электромагнитному импульсу

· возможность использования регуляторов яркости

· не боятся низкой температуры окружающей среды

Недостатки:

· низкая световая отдача

· относительно малый срок службы

· хрупкость и чувствительность к удару

· резкая зависимость световой отдачи и срока службы от напряжения

· цветовая температура лежит только в пределах 2300--2900 K, что придаёт свету желтоватый оттенок

· лампы накаливания представляют пожарную опасность. Через 30 минут после включения ламп накаливания температура наружной поверхности достигает в зависимости от мощности следующих величин: 25 Вт-100 °C, 40 Вт -- 145 °C, 75 Вт -- 250 °C, 100 Вт -- 290 °C, 200 Вт -- 330 °C. При соприкосновении ламп с текстильными материалами их колба нагревается еще сильнее. Солома, касающаяся поверхности лампы мощностью 60 Вт, вспыхивает примерно через 67 минут.

· световой коэффициент полезного действия ламп накаливания, определяемый как отношение мощности лучей видимого спектра к мощности, потребляемой от электрической сети, весьма мал и не превышает 4 %. Включение электролампы через диод, что часто применяется с целью продления ресурса на лестничных площадках, в тамбурах и прочих затрудняющих замену местах, ещё больше усугубляет её недостатки.

4. Люминесцентная лампа

Люминесцентная лампа -- газоразрядный источник света, в котором видимый свет излучается в основном люминофором, который в свою очередь светится под воздействием ультрафиолетового излучения разряда; сам разряд тоже излучает видимый свет, но в значительно меньшей степени. Световая отдача люминесцентной лампы в несколько раз больше, чем у ламп накаливания аналогичной мощности. Срок службы люминесцентных ламп может в 20 раз превышать срок службы ламп накаливания при условии обеспечения достаточного качества электропитания, балласта и соблюдения ограничений по числу включений и выключений.

Наиболее распространены газоразрядные ртутные лампы высокого и низкого давления. Лампы высокого давления применяют в основном в уличном освещении и в осветительных установках большой мощности, в то время как лампы низкого давления применяют для освещения жилых и производственных помещений.

Люминесцентная лампа представляет собой стеклянную трубку с нанесённым на внутреннюю поверхность слоем люминофора, заполненную парами ртути.

Люминесцентные лампы нашли широкое применение в освещении общественных зданий: школ, больниц, офисов и т.д. С появлением компактных люминесцентных ламп с электронными балластами, которые можно включать в патроны E27 и E14 вместо ламп накаливания, люминесцентные лампы завоёвывают популярность и в быту.

Популярность люминесцентных ламп обусловлена их преимуществами: значительно большей светоотдачей (люминесцентная лампа 20 Вт даёт освещенность как 100 Вт лампа накаливания), длительным сроком службы (2000-20000 часов в отличие от 1000 у ламп накаливания), рассеянным светом, разнообразием оттенков света.

Люминесцентные лампы наиболее целесообразно применять для общего освещения, прежде всего помещений большой площади, в особенности совместно с системами DALI, позволяющими улучшить условия освещения и при этом снизить потребление энергии на 50-83% и увеличить срок службы ламп. Люминесцентные лампы широко применяются также и в местном освещении рабочих мест, в световой рекламе, подсветке фасадов. Они нашли применение в подсветке жидкокристаллических экранов. Плазменные дисплеи также являются разновидностью люминесцентной лампы.

Преимущества:

· экономичны

· световой поток в 7 - 8 раз больше, чем у ламп накаливания

· срок службы дольше, чем у ламп накаливания

· свет более мягкий и рассеянный

· по спектральной характеристике свет схож с солнечным светом

Недостатки:

· неприятное мерцание света

· чувствительность к температуре

· опасность утилизации

· гудение при работе

Заключение

В современных светильниках, как правило, используются три вида ламп: накаливания, галогенные и люминесцентные. У каждого из них есть свои плюсы и минусы. К примеру, главным достоинством галогенных ламп является высокая мощность при сниженном уровне потребления электроэнергии, однако их стоимость высока.

Лампы накаливания дешевле, но они более энергозатратны. Правда, в последнее время разработаны модели с различными видами напыления, что приближает их по экономичности к галогенным лампам.

Два первых вида ламп дают "теплый" свет, люминесцентные - обычно "холодный". Определить, какой из них больше подходит к интерьеру комнаты, лучше всего пробным путем.

Основное освещение следует подбирать в зависимости от высоты потолков. Если она составляет менее трех метров, не имеет смысла вешать светильник длиной даже 50 см., поскольку он будет мешать. Лучше использовать врезные или потолочные приборы, которые визуально "поднимут" потолок. С помощью света лаконичную белую стену можно превратить в произведение искусства. Для этого достаточно "расчертить" ее лучами светильников с разным углом рассеивания. А из обычного потолка легко сделать ночное небо, встроив в него осветительные приборы, имитирующие звезды. Правильно установленное освещение способно не только украсить интерьер, но и скрыть недостатки помещения.

Список использованных ссылок:

1. http://www.paintmaster.ru/svet.php.php

2. http://www.rf-energy.ru/articles/lighting-devices/61741/

3. http://www.remstroybaza.ru/vidi-lamp-osvesheniya.html

4. http://ru.wikipedia.org/

Размещено на Allbest.ru